La conservación de vidrieras históricasEstudios preliminares sobre la aplicación de sistemas gelificados

Nieves Valentín, Fernando Cortés y Andrés SánchezAbril 1994-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Introducción

Las vidrieras históricas forman parte de uno de los legados más frágiles y susceptibles de deterioro dentro del marco delpatrimonio cultural.

Frente a los pequeños ventanales de las iglesias románicas, surgen en Francia, a finales del siglo XII, diseñosconstructivos en los que gruesos muros de piedra se transforman en extensos paneles de vidrio, ello permite crear un nuevoconcepto de iluminación que responde a una nueva idea de espiritualidad y misticismo. En este sentido, la vidriera es algomás que un concepto estético o arquitectónico es la transformación de un mundo interior en luz.

A finales de la Edad Media la vidriera supuso un nuevo modelo de integración dentro de la concepción del arte.En contraste con la obra pictórica realizada en tabla y que se concibe como imágenes cromáticas plasmadas en un plano,la vidriera muestra una diferente dimensión espacial que conjuga el vidrio, el color, la transparencia y la luz. Por otra parte,se observa cómo los ensamblajes del vidrio consistentes en tiras de plomo pasan a formar parte del diseño de figuras yformas. Mientras que la pintura sobre tabla y la pintura mural se vienen contemplando como un arte estático, en el vitral,la transparencia del vidrio, la refracción de la luz, su orientación en relación al sol y los cambios climáticos permiten laapreciación de un arte en continuo cambio, un "arte cinético" según Caen (1994), que va a marcar las pautas de un nuevoestilo de decoración.

En el campo de la conservación de vitrales españoles puede considerarse que hasta el siglo XIX sólo se realizó unalabor de mantenimiento básico de la vidriera (restitución de vidrios desaparecidos y de sus emplomados, fijación de armazonesde hierro, etc.), todo ello debido a la necesidad de conservar su función de cerramiento. Asimismo, en algunos casos, losabombamientos de los paneles fueron corregidos para evitar el desplome de los mismos. La rotura y pérdida de los vidriosa lo largo de los siglos ha sido un frecuente y grave problema ya que ha provocado el desplazamiento de los vidrios querodean los espacios abiertos, acentuando las deformaciones y tensiones mecánicas. Por otra parte, se producen diferenciasde sobrecarga al introducirse el aire por los orificios.

En España, las restauraciones propiamente dichas se abordan a partir del siglo XIX. Muchas de estas laboresfueron realizadas con criterios erróneos, lo cual ha dificultado la conservación e investigación actual. Existen vitrales quepresentan vidrios situados en lugares que no corresponden al lugar original. En este sentido, estudios exhaustivos de NietoAlcaide (1974) señalan que muchos de los vidrios de las vidrieras de la Catedral de León que fueron repuestos se pintaronimitando el estilo de vidrios de épocas anteriores. De este modo, se reprodujo el color de los vidrios envejecidos por elpaso del tiempo. Por consiguiente, en caso de abordarse actualmente tareas de limpieza, los vidrios más modernos tendríanun color más oscuro que los antiguos. Por ello, para identificar los vidrios y datarlos se hacen imprescindibles detalladosestudios históricos y análisis científicos que involucran sofisticadas técnicas instrumentales.

A todo lo expuesto hay que añadir que durante los últimos cincuenta años un gran número de vitrales de catedraleseuropeas está sufriendo alteraciones irreversibles que incluyen fenómenos de corrosión de los elementos constructivos:vidrio, emplomado, armazones de hierro y piedra (Figura 1). En muchos casos, estas alteraciones se han acentuado debidoa la contaminación ambiental, a las restauraciones incorrectas, y a un escaso mantenimiento o abandono incluso en aquellasvidrieras que ya fueron restauradas. No obstante, la aplicación de métodos analíticos para investigar el origen de lasalteraciones de los vitrales nos está aportando actualmente nuevas interpretaciones para su conservación. En éste sentido,el efecto de la humedad y la polución atmosférica en la corrosión son actualmente algunos de los temas más estudiados.Sin embargo, otros aspectos tales como las alteraciones de origen biológico han sido escasamente exploradas. Con el finde estudiar los mecanismos de biodeterioro y evaluar la eficacia de los tratamientos de conservación, se han incorporadotecnologías dirigidas al diagnóstico de los agentes biodegradantes y de los metabolitos capaces de producir alteracionesquímicas del soporte, en ocasiones interpretadas como deterioros de origen abiótico.

El desarrollo de la biología aplicada a la conservación, está permitiendo un mayor conocimiento de estos mecanismosde degradación y supone un avance en el diseño de modelos de trabajo dirigidos a la preservación de las vidrieras desdeun punto de vista más integral.

Agentes implicados en las alteraciones del material vítreo. El biodeterioro

La bibliografía relacionada con la problemática de la vidriera muestra que, en general, el deterioro de estos materiales seha venido analizando desde aspectos parciales (Newton y Davison, 1989). Son pocos los trabajos interdisciplinares quecorrelacionan los factores que inciden en las degradaciones y que determinan las intervenciones de carácter restaurador.

Aún considerando que el vidrio es un material relativamente estable, hay que tener en cuenta que es susceptiblede sufrir graves alteraciones debido a la interacción de sus componentes con el medio ambiente. Por consiguiente, paraevaluar su estado de conservación hay que analizar las causas de carácter extrínseco e intrínseco que actúan de una formacombinada y cuyos efectos podrían resumirse en la Figura 2.

Las alteraciones de carácter biológico afectan a los tres materiales básicos relacionados con el vitral: el vidrio,el metal y la piedra. En todos ellos los mecanismos de degradación son bastante similares.

El deterioro del vitral por acción de los agentes biológicos depende de las características físico-químicas delmaterial vitreo, de la pintura, de la contaminación ambiental y especialmente de la humedad como factor desencadenantedel desarrollo de organismos bióticos (Figura 3). La humedad puede provenir del agua de lluvia, del agua de condensacióno del agua de escorrentía. La más peligrosa es el agua de condensación (Newton, 1987; Newton y Fuch, 1988; FernándezNavarro, 1991). Las gotas o microgotas de agua de condensación contribuyen a la formación del hidróxido potásico ehidróxido sódico, principales responsables de la corrosión en el vidrio. Por otra parte, el agua de condensación (junto conpartículas sólidas contaminantes) es retenida en las rugosidades, grietas o picaduras del vidrio, activando el desarrollo demicroorganismos que a su vez producen ácidos orgánicos e inorgánicos que incrementan el proceso de corrosión.

Tal como muestra la Figura 4, los líquenes, algas, bacterias y hongos ejercen un deterioro físico-químico en lossoportes que se traduce en la formación de grietas, y en la producción de metabolitos que inducen fenómenos de corrosióny pérdida de transparencia del vidrio.

El biodeterioro afecta de forma distinta a la cara interna y a la externa del vitral. La cara externa suele estar másalterada que la cara interna. No obstante, dependiendo de las condiciones ambientales en las que se encuentra el interior deledificio (ventilación escasa, alta humedad relativa del aire, filtraciones de los muros, condensaciones, etc), pueden surgirgraves deterioros en la cara interna, que se manifiestan en picaduras u oquedades producidas por el agua de condensación,por microorganismos, y por la acción de los contaminantes químicos ambientales. Según Caneva y col., 1991, las picadurasde origen biológico se caracterizan por presentar una zona central oscura y círculos concéntricos mas claros extendidos haciala periferia. Sería un proceso similar al “foxing” que se presenta en materiales celulósicos (documentos gráficos en papel,material fotográfico, cartón y cartulinas, etc.). Las picaduras pueden alcanzar tamaños hasta de varios mm. de diámetro einteriormente suelen estar llenas de sales e hidróxidos (Figura 5) y pueden albergar bacterias, particulas de polvo y otroscontaminantes sólidos. Las bacterias, hongos, algas y líquenes están directamente implicados en el deterioro del vidrio debidoa la excreción de ácidos inorgánicos (sulfúrico, nítrico) y orgánicos (oxálico, cítrico, fumárico, láctico, glucónico, etc.). Estosproductos contribuyen a la formación de costras de sulfatos, nitratos y oxalatos de calcio, magnesio principalmente (Muroy col., 1992; Koestler y col., 1987).

El biodeterioro es un fenómeno destructivo que puede acentuarse en el vidrio pintado, especialmente cuandoexisten aglutinantes, determinados pigmentos y la presencia de materia orgánica que favorece el desarrollo de especiesbióticas que crecen estimuladas por los fenómenos de condensación.

Tratamientos de limpieza y control de microorganismos.Aplicación de sistemas gelificados en materiales vitreos. Casos prácticos.

Dentro de los tratamientos de limpieza que se vienen aplicando a los materiales vítreos se incluyen: a) tratamientosmecánicos (cepillos, aire a presión, bisturí...), b) métodos acuosos y c) métodos químicos que incorporan sustanciasquelantes tales como detergentes y sales de amonio. No obstante, estos métodos son en ocasiones agresivos para el soporte,tóxicos y dejan residuos capaces de alterar los soportes vítreos, especialmente cuando hay presencia de capa pictórica.

En trabajos recientes, Wolbers (1988) ha propuesto diferentes sistemas de limpieza a partir de jabones de resina,tensoactivos no iónicos y/o enzimas, que utiliza para eliminar zonas de barnices muy envejecidos sin alterar las capas depintura. Estos sistemas se incluyen en medios gelificados con hidroxipropil metil celulosa, con el propósito de disminuir ladifusión de los agentes de limpieza sobre las superficies a tratar y de este modo evitar que atraviesen y deterioren el materialpictórico.

Por otra parte, Burnstock y Learner (1992) han realizado investigaciones pormenorizadas acerca de los componentesde los sistemas de limpieza propuestos por Wolbers. Asimismo, explican los resultados obtenidos con los ácidos antraceno9 carboxílico y 9 fluorerona 4 carboxílico empleados como jabones, en este caso, también gelificados con hidroxipropil metilcelulosa al 2%, donde logran rebajar gradualmente las capas de barniz de mastic artificialmente envejecido. También Bellucciy col. (1982) han propuesto el uso de una emulsión estable de cera y agua que retiene ciertos reactivos a un pH ligeramentebásico. Este tratamiento ha sido también empleado para la limpieza de superficies con barnices deteriorados y con suciedad.

En cualquier caso, hay algunos aspectos en común que se persiguen con estos sistemas gelificados o emulsificados,en primer lugar evitar la expansión horizontal, la alta evaporación o la penetración incontrolada de los productos utilizadospara la limpieza y, de esta forma, lograr un máximo de eficacia en el proceso de eliminación de los barnices no deseados,lográndolo capa a capa y sin alterar los estratos de pintura.

Considerando que la mayor parte de los procesos de restauración pueden afectar a las finísimas capas de pinturade las vidrieras y que en muchos casos varios de esos procesos pueden realizarse en una sola operación, hemos investigadola eficacia de tratamientos de limpieza y desinfección dirigidos a la eliminación de microorganismos y restos orgánicos.Para ello, hemos utilizando diferentes tipos de geles a los que se les había incorporado enzimas y germicidas de amplioespectro. De este modo, hemos analizado diferentes tipos de geles entre los que se incluyen agarosa utilizada en biologíamolecular para la determinación de ADN y ARN celular. Asimismo, se ha analizado el comportamiento de otros geleselaborados con metil celulosa, e hidroxi propil metil celulosa.

El objetivo fundamental de este trabajo consistió en la desinfección de un soporte mediante la aplicación de ungel como vehículo de un germicida para desinfección de un soporte, minimizando el riesgo de toxicidad y la difusión delos productos en las capas de pintura sobre vidrio, siendo de gran interés el análisis del aporte de residuos al materialhistórico.

En estos trabajos se controlaron los parámetros: a) concentración mínima letal del germicida empleado, b)concentración del gel de acuerdo a su porosidad y c) residuos en el soporte tratado.

Preparación de las muestras y método de aplicación del gel

Diferentes grupos de vidrios de 1,5 x 0,2 x 5 cm., a los que se les había practicado artificialmente surcos y oquedades, fueroninfectados con 1 ml. de una suspensión bacteriana de Bacillus sp, y expuestos a 90% de HR durante 6 semanas. A continuaciónse prepararon concentraciones crecientes de tres tipos de geles: agarosa, metilcelulosa e hidroxipropilmetilcelulosa (0.5, 1,1.5, 2, 2.5%). A cada gel se le añadió 0,1% de lisozima y 0,2% de formaldehido respectivamente. Aunque el formaldehidoes un producto agresivo para los materiales históricos, fue utilizado con el fin de poder detectar fácilmente residuos delsistema gel-germicida en los materiales.

La agarosa es un polisacárido natural que se obtiene principalmente de las algas marinas. A partir de una concentraciónsuperior al 0,2% puede formar geles fáciles de manipular. La agarosa no polimeriza al gelificar, sino que sólo sufre un cambiode estado. Los geles de agarosa ejercen un efecto de tamiz en los que el tamaño de la malla varía en función de la concentración.De este modo, dentro del sistema agarosa-germicida, existe una correlación entre la porosidad (concentración del gel) y eltamaño de las moléculas del germicida. Las moléculas de gran tamaño son retenidas por las fibras del gel, por ello, esconveniente utilizar bajas concentraciones de agarosa (0,5-1%) para favorecer el filtrado del producto incorporado.

La agarosa aplicada en capas delgadas tiene la ventaja de deshidratarse en un periodo de 3-4 días, al término delos cuales, se convierte en una película rígida que se desprende fácilmente del soporte, reduciéndose el riesgo de posiblesalteraciones del material.

Para preparar el gel se disuelve la agarosa en agua y se calienta hasta alcanzar 80ºC, posteriormente debe enfriarsehasta 35-40ºC. A esta temperatura se le incorpora el germicida y se aplica sobre el vidrio cuando la temperatura desciendepor debajo de 35ºC, en que comienza a gelificar.

La hidroxi propil metil celulosa y la metil celulosa (utilizadas por Wolbers, 1988), incorporadas como espesantesen diferentes sistemas para eliminar barnices envejecidos, pueden ser disueltos en agua y aplicados a temperatura ambiente.Estos productos adquieren una densidad menor que la agarosa a la misma concentración.

En los tratamientos de desinfección, y con objeto de minimizar posibles alteraciones del soporte, se depositó unpapel japonés sobre el vidrio infectado; a continuación se aplicó el sistema gel-germicida sobre el papel por medio de unpincel. El tiempo de tratamiento fue de 48 horas. Transcurrido este tiempo se retiró el papel con el gel y se analizó la eficaciadel sistema.

Análisis de las muestras tratadas

Para evaluar la eficacia del sistema gel-germicida sobre el material infectado, cada muestra de material vítreo se trató conuna solución al 0.9% de NaCl, con el fin de obtener una suspensión de las bacterias tratadas. Posteriormente, según losmétodos de microbiología clásica, se procedió al sembrado de las suspensiones de células en diferentes medios de cultivoadecuados a las bacterias estudiadas. Después de un periodo de incubación de 15 días a 28ºC se realizó el recuento de lasbacterias desarrolladas en los cultivos analizados. Los resultados obtenidos se expresan en la Figura 6. En estos ensayoslos microorganismos han servido como bioindicadores para mostrar la filtración del producto incorporado al gel yconsecuentemente la eficacia del sistema gel-germicida.

Según los datos evaluados, no se observó desarrollo bacteriano en aquellas muestras de vidrio que fueron tratadascon lisozima o con formaldehido por medio de geles de agarosa de concentraciones inferiores al 1,5%.

Tanto en el caso de vidrios tratados con geles de metilcelulosa como con hidroxi propil metilcelulosa (HPMC),fue necesaria una concentración inferior al 2% para que el bactericida eliminara el 100% de los microorganismos inoculados(Figura 6). En este caso, el germicida no actúa por filtrado sino por contacto de la capa de gel con la superficie.

En todos los casos estudiados se observó un aporte de residuos del gel al soporte facilmente detectable por microscopíaóptica. A menor concentración del gel se detectó un aporte mayor de residuos al soporte y, consecuentemente, mayor eficaciadel bactericida.

Desde un punto de vista comparativo, se puede indicar que hubo una mayor filtración de los agentes germicidas através del gel cuando se utilizó agarosa, lo que provocó una mayor difusión del producto que se manifiestó en una desinfeccióncompleta. El resultado fue similar al obtenido en tratamientos que incluían germicidas en medios acuosos (sin incorporarlosa un medio gelificado). Análisis comparativos están siendo realizados para cuantificar el aporte de residuos (del gel y/ogermicida) en cada tipo de tratamiento.

Resultados preliminares indican que los residuos de los geles sobre la superficie del vidrio fueron patentes, aúncuando se interpuso entre ellos y el soporte un papel japonés. En el caso de emplear hidroxi propil metil celulosa al 2%, seredujo la presencia de estos residuos, pero la desinfección no fue completa a las condiciones de tratamiento descritas.

La aplicación de geles para limpieza tuvo un resultado satisfactorio en el caso de vidrios decorados con láminasde oro colocadas sobre un adhesivo (técnica al mixtión), las cuales presentaban una falta de adhesión al soporte muyimportante. Al mismo tiempo, toda la superficie se encontraba cubierta por una gruesa capa de suciedad que tapaba tantoel oro como el vidrio.

Antes de proceder a la limpieza se fijó la capa de metal con una mezcla de Paraloid B72 en tolueno al 2%, y unavez que se secó el consolidante, se procedió a retirar el residuo que quedaba sobre la lámina metálica y el vidrio. Para ellose preparó un gel que contenía tolueno, agua (50:50) y 0,5 de Tritón x-100, gelificados con hidroxipropil metil celulosa al2%. Se observó que los residuos de Paraloid B72 se separaban con facilidad de la superficie, sin perjudicar la adhesiónadquirida por la lámina de oro. No obstante, en algunas zonas fue difícil eliminar algunos focos de residuos del gel quequedaron depositados sobre la pieza (Figura 7).

Actualmente los tratamientos de limpieza y desinfección de los vidrios pintados o particularmente decorados, sonun problema de difícil solución en el campo de la restauración de los bienes culturales. La naturaleza frágil del soporte ylas finas capas de pintura, requieren de la investigación de métodos no agresivos y de acción superficial que protejan laestructura de manera integral.

De acuerdo a lo anteriormente expuesto puede indicarse que los tratamientos de limpieza o desinfección de vidriospor medio de geles no son recomendables en el caso de materiales que sufran procesos de desvitrificación, picaduras o grietas(tal como muestra la Figura 5), en los cuales se podrían acumular residuos del gel. No obstante, los sistemas de limpiezagel-enzima (lipasa, proteasa, etc...) o de desinfeción gel-bactericida pueden ser útiles para tratamientos de vidrios sinalteraciones estructurales (Figura 8) o para soportes con capa pictórica que no puedan ser tratados con disolventes acuososcomo es el caso del vidrio mostrado en la Figura 7. Asimismo, estos geles pueden ser aplicados con buenos resultados enel tratamiento de superficies pétreas poco porosas, tales como mármoles y alabastros. En estos casos la aplicación de torundashumedecidas en agua desionizada y un posterior secado del soporte reduce drásticamente la presencia de residuos en losmateriales.

Finalmente, podemos concluir que los tratamientos por medio de geles podrían ser una alternativa adecuada alos tradicionales métodos de limpieza y desinfección que han venido utilizando productos tóxicos y peligrosos para elsoporte. No obstante, debe tenerse en cuenta que en un caso tan delicado y complejo como es el vitral, es necesario analizary estudiar de forma exhaustiva y particularizada las diferentes alteraciones. Asimismo, es preciso documentar cadatratamiento que se utilice para poder realizar un seguimiento y controlar su eficacia con el paso del tiempo. Cualquierproducto químico empleado en la restauración del vidrio debe ser reversible, asimismo, debe ser aplicado en base a unacorrecta experimentación previa, con la mayor precaución y en la menor medida posible.

Es importante destacar que una mayor atención hacia los métodos de conservación preventiva del edificio, dirigidaa evitar fenómenos de condensación, y una mejora en el mantenimiento de los vitrales garantizan una mayor durabilidadde este importante Patrimonio Cultural.

Agradecimientos

Expresamos nuestro agradecimiento a D. Fernando Suárez (I.C.R.B.C.) por su colaboración en el montaje y ejecución delos trabajos fotográficos. Asimismo, agradecemos a D. Carlos Muñoz de Pablos su colaboración en la aportación de muestrasde vidrio histórico para esta investigación.

Figuras

Figura 1. Corrosión del material vitreo. Vidrieras de la Catedral de León. A) Zona interior del vitral. B) Zona exterior delvitral.

Figura 2. Agentes implicados en el deterioro del vitralFigura 3. Alteraciones en el vitral debidas al efecto de la humedadFigura 4. Agentes biológicos responsables de las alteraciones del material vitreoFigura 5. Alteraciones en vidrio correspondientes a la vidriera de la Catedral de Valpuesta de Burgos. A) Picaduras en vidrio

con amarillo de plata. B) Picaduras con depósitos de hidróxido sódico e hidroxido potásico. C) Vidrio sometidoa un tratamiento de limpieza con torunda humedecida en agua destilada y posterior secado.

Figura 6. Desarrollo microbiológico en muestras de vidrio tratadas con diferentes sistemas de geles (agarosa e hidroxi-propil-methyl celulosa)-germicidas (lisozyma y formaldehido).

Figura 7. Aplicación del sistema gel-detergente para limpieza de vidrio con decoración en oro. 1) Vidrio antes del tratamientode limpieza. 2) Vidrio con limpieza parcial.

Figura 8. Eficacia del tratamiento de limpieza utilizando gel-enzima en vidrio del s.XIX.:1/Vidrio antes de la limpieza.2/ Vidrio tratado: A) zona tratada con agua, B) zona tratada con gel, C) área tratada con gel-lipasa.

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